(57)【要約】【課題】製造が容易で熱交換効率の高い多穴管の製造方法を提供する。【解決手段】多穴管１は、第１の板状体１１の下面に複数の第１の突条１２が形成された第１の銅条１０と、第２の板状体２１の上面に複数の第２の突条２２が形成され、第２の突条２２に凹条部２２ａが形成されている第２の銅条２０とから構成される。第１の銅条１０に形成された第１の突条１２は、第２の銅条２０の第２の突条２２に形成された凹条部２２ａと面接触する形状としてあるため、第１の銅条１０と第２の銅条２０との位置決めが容易である。また、板状体１１、２１に突条１２、２２が形成されているため、ロール加工時に板状体１１、２１が変形し難くなるため、第１の突条１２の凸条部１２ａと凹条部２２ａの接合不良が生じ難くなるとともに、接合強度が強くなる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の板状体の一つの面に複数の凸条部を形成し、
前記一つの面に対向する第２の板状体の面の前記複数の凸条部に対向する位置に複数の凹条部を形成し、
前記第１の板状体の前記複数の凸条部と前記第２の板状体の前記複数の凹条部とを嵌合させ、
前記複数の凸条部と前記複数の凹条部の接触面を接合することを特徴とする多穴管の製造方法。
【請求項２】
前記複数の凸条部および前記複数の凹条部の形成は、前記第１および前記第２の板状体を圧延することにより行うことを特徴とする請求項１記載の多穴管の製造方法。
【請求項３】
前記接合は、ロウ付けまたは半田付けにより行うことを特徴とする請求項１記載の多穴管の製造方法。
【請求項４】
２つの板状体の対向する面に複数の突条を形成するとともに、前記複数の突条の中央に複数の凹条部を形成して前記凹条部の両側に一対の凸条部を形成し、
前記２つの板状体の前記複数の凹条部と前記一対の凸条部の一方の前記凸条部とを嵌合させ、
前記複数の凹条部と前記一方の凸条部との接触面を接合することを特徴とする多穴管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種熱交換器の構成部材や半導体の冷却部材として用いられる多穴管の製造方法に関し、特に、製造が容易で熱交換効率の高い多穴管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、熱交換器に用いられる第１の従来例の多穴管を示す。この多穴管５０は、突条５４間に溝部５２を有する溝付き板５１と、溝部５２を覆うように突条５４に接合された薄板５３とから構成される。突条５４は、圧延により所定の高さに形成される。この多穴管５０は、溝付き板５１と薄板５３として、銅、アルミニウム等の熱伝導率の大きな材料を用い、溝付き板５１の突条５４の頂部５４ａにロウ材５５を塗布しながら溝付き板５１と薄板５３とを加熱状態でロール等により連続圧接することに基づく複数の管路を有している。この製造方法によれば、薄板５３と溝付き板５１を組み合わせているので、位置決めが不要であり、多穴管５０を容易に製造することができる。
【０００３】
図８は、熱交換器に用いられる第２の従来例の多穴管を示す（例えば、特許文献１参照。）。この多穴管６０は、アルミニウム、銅合金等の熱伝導率の大きな金属材料からなり、平坦に成形された２つの板状の第１および第２の外壁体６２、６３と、これらの外壁体６２、６３の両側縁を連結する弧状に成形された２つの板状の外壁体６４、６４とから構成される。多穴管６０は、第１および第２の外壁体６２、６３から内側に垂直方向に延在する複数の板状のフィン６５からなる複数の熱媒体通路６６を管内に有する。フィン６５は、一端を第１の外壁体６２と一体的に接続した第１のフィン体６７と、一端を第２の外壁体６３と一体的に接続した第２のフィン体６８とから構成される。
【０００４】
図９は、接合前の第１および第２のフィン体６７、６８の自由端部の詳細を示す。第１のフィン体６７の第１の自由端縁６９の中心部には、突条７０が多穴管６０の長手方向全長に亘って形成されるとともに、突条７０の基部には、第１のフィン体６７の長手方向に垂直で第１の外壁体６２に平行な第１の突合せ面７１が形成される。一方、第２のフィン体６８の第２の自由端縁７２には、断面を二等辺三角形とする凹溝７３が多穴管６０の長手方向全長に亘って形成されるとともに、凹溝７３の両側に第２のフィン体６８の長手方向に垂直で第２の外壁体６３に平行な第２の突合せ面７４が形成される。
【０００５】
図１０は、第２の従来例の熱交換器の多穴管６０の製造方法を示す。先ず、第１工程において、金属材料の押出成形法により、長手方向に垂直な断面において円形をなす筒状の管状外壁体８０を製作する。管状外壁体８０は、その１つの直径位置に第１および第２の位置決めマーク８１、８２が形成され、第１の位置決めマーク８１を中心として予め定めた数の第１のフィン体６７と、第２の位置決めマーク８２の位置を中心として予め定めた数の第２のフィン体６８とが所定の間隔を設けて所定の長さに突出形成される。
【０００６】
次に、第２工程において、回転軸を互いに平行に配置した一対の成形ローラ（図示せず）の複数組により、管状外壁体８０を、第１および第２の位置決めマーク８１、８２を結ぶ直径方向に押圧変形し、第１および第２のフィン体６７、６８によりフィン６５が形成されるように押圧成形する。すなわち、第１のフィン体６７の第１の自由端縁６９に形成した断面二等辺三角形の突条７０が第２のフィン体６８の第２の自由端縁７２に形成した断面二等辺三角形の凹溝７３に嵌合し、両自由端縁６９、７２に形成された第１および第２の突合せ面７１、７４とを一致させる。次いで管状外壁体８０の押圧を維持しながら第１および第２のフィン体６７、６８の第１および第２の自由端縁６９、７２に塗布乾燥させてあるフラックス中のロウ付け用合金が溶融する温度以上に加熱してロウ付け用合金を溶解した後に冷却し、対向している第１および第２のフィン体６７、６８の第１および第２の自由端縁６９、７２をロウ付け固定することにより、所望の多穴管６０を得る。この製造方法によれば、第１のフィン体６７と第２のフィン体６８の接合面積が大きいため、接合部分を介して隣り合う熱媒体通路６６が貫通して熱変換効率が悪くなることはない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１６４４９１号公報（図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の従来例の多穴管５０によれば、薄板５３は曲げ剛性が小さいので、ロール加工時に薄板５３がカールし、薄板５３と溝付き板５１の突条５４との間隔を均一にすることが困難である。また、薄板５３と突条５４との間で溶解したロウ材が均一に拡散され難いので、ボイドが生じて接合されない部分が生じ、各管路間が貫通して、管路中の熱媒体の流れが悪くなるため、熱交換効率が低下するという問題がある。また、溝付き板５１の突条５４を高く形成するほど、圧延回数が増えコストが高くなるという問題がある。
【０００９】
第２の従来例の多穴管６０によれば、管状外壁体８０の所定の位置を加圧し、相対するフィン体６７、６８の先端を嵌合してフィン６５を形成するように押圧成形しなければならないため、それぞれのフィン体６７、６８の位置合せが容易ではなく製造が困難であるという問題がある。
【００１０】
従って、本発明の目的は、製造が容易で熱交換効率の高い多穴管の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、第１の板状体の一つの面に複数の突条部を形成し、前記一つの面に対向する第２の板状体の面の前記複数の凸条部に対向する位置に複数の凹条部を形成し、前記第１の板状体の前記複数の凸条部と前記第２の板状体の前記複数の凹条部とを嵌合させ、前記複数の凸条部と前記複数の凹条部の接触面を接合することを特徴とする多穴管の製造方法を提供する。
この構成によれば、第１および第２の板状体に複数の凸条部および凹条部を形成することにより、曲げ剛性が大きくなり、ロール加工時に第１および第２の板状体がカールすることがなくなる。また、第１の板状体の複数の凸条部と第２の板状体の複数の凹条部とを嵌合させれば、第１および第２の板状体の位置決めができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る多穴管を示す。この多穴管１は、銅、銅合金、アルミニウム等の熱伝導率の大きな材料から形成されるが、本実施の形態では銅を用いる。この多穴管１は、第１の板状体１１の下面に所定の間隔に複数の第１の突条１２が形成された第１の銅条１０と、第２の板状体２１の上面に所定の間隔に複数の第２の突条２２が形成され、さらに第２の突条２２に凹条部２２ａが形成された第２の銅条２０とから構成される。第１および第２の板状体１１、２１、第１および第２の突条１２、２２により囲まれた空間は、冷媒を流す熱媒体通路２となる。
【００１３】
図２は、第１の銅条１０を示す。第１の銅条１０に形成された第１の突条１２は、その先端に丸みを有する凸条部１２ａが形成されている。突条１２は、隣接する突条１２との間に溝部１５を有し、溝部１５は、第１の銅条１０が第２の銅条２０と接合されたときに熱媒体通路２を形成するようになっている。また、第１の突条１２のピッチは、第２の銅条２０の凹条部２２ａのピッチと同一に形成されている。
【００１４】
図３は、第２の銅条２０を示す。第２の銅条２０に形成された第２の突条２２は、第１の銅条１０の凸条部１２ａと係合する凹条部２２ａが形成され、その凹条部２２ａは、丸みを帯びた形状としてある。そのため、凸条部１２ａと凹条部２２ａとを一致させれば凸条部１２ａと凹条部２２ａとが面接触する。第２の突条２２間は、第１の銅条１０と接合されたときに熱媒体通路２となる溝部２５が形成される。
【００１５】
次に、多穴管１の製造方法について説明する。第１の銅条１０は、所定の形状の溝を設けたロールと平坦な表面を有するロールからなる溝圧延機を用いて銅板を圧延することにより製作される。第２の銅条２０は、第１の銅条１０と同様に溝圧延機を用いて銅板を圧延することにより製作される。なお、溝部１５、２５は、切削加工により形成してもよい。まず、第１の銅条１０に形成された第１の突条１２と第２の銅条２０に形成された第２の突条２２とを互いに対向するように配置する。次に、第１の突条１２あるいは凹条部２２ａに接合用のロウ材を塗布する。次に、第１の突条１２の凸条部１２ａと第２の突条２２の凹条部２２ａとを一致させながら図示しないロール等で連続的に加圧接合する。この加圧接合時に凸条部１２ａおよび凹条部２２ａとの温度がロウ材の融点以上になるように加温することで、ロウ材が溶解して凸条部１２ａと凹条部２２ａとの間に回り込むことにより第１および第２の銅条１０、２０を接合する。このようにして多穴管１が製造される。
【００１６】
この第１の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（イ）第１の銅条１０に形成された第１の突条１２の凸条部１２ａと第２の銅条２０の第２の突条２２に形成された凹条部２２ａとが嵌合する形状としてあるため、第１の銅条１０の凸条部１２ａと第２の銅条２０の凹条部２２ａとを一致させるだけで、第１および第２の銅条１０、２０を嵌合させることができる。したがって、第１の銅条１０と第２の銅条２０との位置決めが容易となる。
（ロ）板状体１１、２１に突条１２、２２を形成することにより曲げ剛性が大となって、ロールによる加圧接合時に板状体１１、２１がカールし難くなるため、凸条部１２ａと凹条部２２ａとの接触部分に毛細管効果によりロウ材が行き渡り、接合不良が生じ難くなるとともに、接合面積が増えるので、接合強度も従来のものに比べて強固になる。
（ハ）突条１２、２２を両方の板状体１１、２１に設けることにより、一方の板状体にのみ突条を形成したものと比較して突条の高さを高くする必要がなくなるため、ロール加工を容易、かつ、低コストで連続的に行うことができる。
（ニ）ロール加工による溝の形成は、切削加工と比較して低コストで行うことができる。
【００１７】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る多穴管を示す。この第２の実施の形態に係る多穴管１は、第１の実施の形態とは第１および第２の凸条１２、２２の形状が異なる。すなわち、第２の実施の形態の第１および第２の突条１２、２２が断面矩形状に形成され、凹条部２２ａも断面矩形状に形成されている。この多穴管１の製造方法は、第１の実施の形態と同様である。
【００１８】
この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、第１の銅条１０と第２の銅条２０との位置決めが容易となる。また、第１の実施の形態と同様に板状体１１、２１に突条１２、２２を形成したので、ロールによる加圧接合時に板状体１１、２１がカールし難くなるため、接合不良が生じ難くなるとともに、接合強度も強固になる。
【００１９】
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る多穴管を示す。この第３の実施の形態に係る多穴管１は、第２の実施に形態とは、第１の突条１２の形状が異なる。すなわち、第３の実施の形態の第１の突条１２の凸条部１２ａの両側の突合せ面１２ｃは、第２の突条２２の凹条部２２ａの両側の突合せ面２２ｃに接触するように相補形状を有している。
【００２０】
この第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態と比較して、第１の突条１２と第２の突条２２との接触面積が大きくなるため、接合強度が強固になる。また、第１の突条１２と第２の突条２２との接合長さが長くなるため、接合不良が生じても隣り合う熱媒体通路間で熱媒体が行き来することが困難であり、熱交換効率が悪くなることはない。
【００２１】
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る多穴管を示す。この第４の実施の形態に係る多穴管１は、第１の実施の形態とは、第１の突条１２の形状が異なる。すなわち、第４の実施の形態の第１の突条１２は、第２の突条２２と同一の形状を有しており、互いの凹条部１２ｂ、２２ａに他方の凸条部１２ａ、２２ｂが係止する構造となっている。
【００２２】
この第４の実施の形態によれば、第１〜３の実施の形態の効果に加え、第１および第２の銅条１０、２０は、同一の形状を有しているため、第１〜３の実施の形態と比較して、同一のロールを用いて形成することができることから、生産性が高くなる。
【００２３】
なお、本発明に係る多穴管１は、接合に使用するロウ材や半田の化学成分に関して特に制限がない。すなわち、りん銅ロウ、銀ロウ及び半田のいずれでもよい。また、ロウ材、半田の形状に関しても制限がなく、シート、ペースト及び半田めっきのいずれでもよい。さらに、接合時の加熱温度及び雰囲気に関しても制限がない。さらに、銅条の化学成分、厚み、幅及び溝幅に関しても制限がない。多穴管１の材料としては、純銅および銅合金の他に熱伝導性の良好なアルミニウム等の金属材料であってもよい。また、凹部及び凹部と相補的な突条の形状ならびに突条の頂部の凹部または突起については、台形、逆台形、矩形及び円弧状のいずれでもよい。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。なお、銅条１０、２０は、上述したように、所定形状の溝を設けたロールと平坦表面を有するロールからなる溝圧延機を用いて銅板を圧延することにより所定形状の溝部１５、２５と第１および第２の突条１２、２２を有する銅条１０、２０を連続して形成した。
【００２５】
下記の実施例において、銅条１０、２０は、上記の方法で成形したものを用いて銅製の多穴管１を製造した。表１は、実施例１〜４の製造条件を示す。
【表１】
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【００２６】
＜実施例１＞
実施例１は、本発明の第１の実施の形態に対応するものであり、第１の板状体１１の厚み、第１の突条１２の高さ及びピッチがそれぞれ２ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍの第１の銅条１０と、第２の板状体２１の厚み、第２の突条２２の高さ及びピッチがそれぞれ２ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍであり、第２の突条２２の頂部に深さが０．２ｍｍの凹条部２２ａを有する第２の銅条２０とを用いた。第１の銅条１０の溝部１５、および第２の銅条２０の溝部２５をそれぞれ内側にして、りん銅ロウ（Ｂ−ＣｕＰ２）シートを介して、第１の銅条１０の第１の突条１２が第２の銅条２０の第２の突条２２の凹条部２２ａに嵌め込まれるように配置する。次に、これらを８５０℃に保持したＮ２雰囲気炉中を連続して通過させて加圧することにより接合を行い、図１に示す多穴管１を製造した。
【００２７】
＜実施例２＞
実施例２は、本発明の第２の実施の形態に対応するものであり、第１の板状体１１の厚み、第１の突条１２の高さ及びピッチがそれぞれ２ｍｍ、１ｍｍ、２．５ｍｍの第１の銅条１０と、第２の板状体２１の厚み、第２の突条２２の高さ及びピッチがそれぞれ２ｍｍ、１．２ｍｍ、２．５ｍｍであり、第２の突条２２の頂部に深さが０．２ｍｍの凹条部２２ａを有する第２の銅条２０とを用いた。第１の銅条１０の溝部１５と第２の銅条２０の溝部２５をそれぞれ内側にして、りん銅ロウ（Ｂ−ＣｕＰ２）シートを介して、第１の銅条１０の第１の突条１２が第２の銅条２０の第２の突条２２の頂部の凹条部２２ａに嵌め込まれるように配置する。次に、これらを８５０℃に保持したＮ２雰囲気炉中を連続して通過させて加圧することにより接合を行い、図４に示す多穴管１を製造した。
【００２８】
＜実施例３＞
実施例３は、本発明の第３の実施の形態に対応するものであり、第１の板状体１１の厚み、第１の突条１２の高さ及びピッチがそれぞれ１ｍｍ、０．５ｍｍ、１．５ｍｍ、第１の突条１２の先端に高さ０．２ｍｍの突起１２ａを有する第１の銅条１０と、第２の板状体２１の厚み、第１の突条２２の高さ及びピッチがそれぞれ１ｍｍ、０．５ｍｍ、１．５ｍｍであり、第２の突条２２の頂部に深さ０．２ｍｍの第２の凹条部２２ａを有する第２の銅条２０を用いた。第１の銅条１０の溝部１５と第２の銅条２０の溝部２５をそれぞれ内側にして、りん銅ロウ（Ｂ−ＣｕＰ２）シートを介して、第１の銅条１０の第１の突条１２の頂部の突起１２ａが第２の銅条２０の第２の突条２２の頂部の凹条部２２ａに嵌め込まれるように配置する。次に、これらを８５０℃に保持したＮ２雰囲気炉中を連続して通過させて加圧することにより接合を行い、図５に示す多穴管１を製造した。
【００２９】
＜実施例４＞
実施例４は、本発明の第４の実施の形態に対応するものであり、第１および第２の板状体１１、２２の厚み、第１および第２の突条１２、２２の高さ、及び第１および第２の突条１２、２２のピッチがそれぞれ２ｍｍ、１．１ｍｍ、２ｍｍであり、第１および第２の突条１２、２２の頂部に深さが０．３ｍｍの第１および第２の凹条部１２ｂ、２２ａを有する第１および第２の銅条１０、２０を用いた。第１の銅条１０の溝部１５と第２の銅条２０の溝部２５をそれぞれ内側にして、りん銅ロウ（Ｂ−ＣｕＰ２）シートを介して、第１の銅条１０の凸条部１２ａが第２の銅条２０の凹条部２２ａに嵌め込まれ、第２の銅条２０の凸条部２２ｂが第１の銅条１０の凹条部１２ｂに嵌め込まれるように配置する。次に、これらを８５０℃に保持したＮ２雰囲気炉中を連続して通過させて加圧することにより接合を行い、図６に示す多穴管１を連続して製造した。
【００３０】
実施例１〜４は、いずれも成形時の位置合わせが容易で、ロール加工時にカールすることなく、良好に接合を行うことができた。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明に係る多穴管の製造方法によれば、第１および第２の板状体に複数の凸条部および凹条部を形成することにより、曲げ剛性が大きくなり、ロール加工時に第１および第２の板状体がカールすることがなくなり、また、第１の板状体の複数の凸条部と第２の板状体の複数の凹条部とを嵌合させれば、第１および第２の板状体の位置決めができるため、製造が容易で熱交換効率の高い多穴管を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る多穴管の要部断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る第１の銅条の要部断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る第２の銅条の要部断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る多穴管の要部断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る多穴管の要部断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る多穴管の要部断面図である。
【図７】第１の従来例の多穴管の要部断面図である。
【図８】第２の従来例の多穴管の要部断面図である
【図９】第２の従来例の接合前の第１および第２のフィン体の自由端部の詳細を示す要部断面図である。
【図１０】第２の従来例の多穴管の製造方法を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１          多穴管
２          熱媒体通路
１０      第１の銅条
１１      第１の板状体
１２      第１の突条
１２ａ  凸条部
１２ｂ  凹条部
１２ｃ  突合せ面
１５、２５        溝部
２０      第２の銅条
２１      第２の板状体
２２      第２の突条
２２ａ  凹条部
２２ｂ  凸条部
２２ｃ  突合せ面
２３      凹部
２５      溝部
５０      多穴管
５１      溝付き板
５２      溝部
５３      薄板
５４      突条
５４ａ  頂部
５５      ロウ材
６０      多穴管
６２      第１の外壁体
６３      第２の外壁体
６４      弧状に成形された外壁体
６５      フィン
６６      熱媒体通路
６７      第１のフィン体
６８      第２のフィン体
６９      第１の自由端縁
７２      第２の自由端縁
７０      突条
７１      第１の突合せ面
７４      第２の突合せ面
７３      凹溝
８０      管状外壁体
８１      第１の位置決めマーク
８２      第２の位置決めマーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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